转录调控因子MRG15在人的组织中广泛表达，与其同源蛋白组成了MRG蛋白家族。MRG15在胚胎发育和细胞增殖中发挥着重要功能，并且参与细胞衰老生命过程的调控。MRG15的N端包含一个参与染色质修饰调控的Chromo结构域，C端存在一个保守的MRG结构域。Chromo结构域多存在于染色质修饰相关的蛋白质中，其功能为识别组蛋白甲基化修饰；MRG结构域则是MRG蛋白家族的特征结构域。为了研究MRG15发挥功能的分子基础，我们分别解析了MRG15 Chromo结构域(MRG15N)和MRG结构域(MRG15C)的高分辨率晶体结构。MRG15N由一个β桶状结构外加C端一个α螺旋组成，在β桶状结构顶部存在一个由保守氨基酸Tyr26、Tyr46及Trp49组成的疏水口袋，结构上与果蝇中的组蛋白甲基转移酶MOF的Chromo结构域非常相似。与已知的HP1/Pc中的Chromo结构域相比，MRG15N的明显不同之处在于对应于HP1/Pc中9位赖氨酸甲基化组蛋白H3的结合位置被其自身的β1所占据。MRG15c主要是由α螺旋组成的三明治状结构，表面以疏水氨基酸为主。基于结构的功能分析揭示：MRG15N可以结合36位赖氨酸甲基化的组蛋白H3，结合位点位于顶部疏水口袋区。MRG15c则利用其表面由Ile160、Leu168、Val169、Trp172、Tyr235和Va1268组成的疏水口袋结合PAM14(MRG15associated protein，14 kDa)N端(前50个氨基酸)区域。我们的研究结果揭示了MRG15与PAM14之间相互作用的分子机制，并且表明MRG15可以通过结合36位赖氨酸甲基化的组蛋白H3从而在转录调控及染色质修饰中发挥重要功能。 在大多数生物体内，异亮氨酸的合成是通过苏氨酸途径进行，这一途径中的关键酶为苏氨酸脱氢酶。然而在钩端螺旋体等少数微生物中并没有发现相应的酶，异亮氨酸合成的替代途径-丙酮酸途径逐渐被发现并得到确证。α-甲基苹果酸合酶(Gitramalate synthase，CimA)是这一途径的关键酶，它负责催化丙酮酸途径中的第一步反应：丙酮酸与乙酰辅酶A生成α-甲基苹果酸，这一反应属于C1aisen酯缩合反应。钩端螺旋体α-甲基苹果酸合酶(LiCimA)包含两个结构域：N端催化结构域和C端调节结构域，以二聚体形式发挥功能，反应受终产物异亮氨酸的反馈抑制。LiCimA所催化的反应与来源于结核分枝杆菌的α-异丙基苹果酸(MtLeuA)合酶(催化异亮氨酸合成途径中第一步反应)催化的反应相似。为了阐述LiCimA的底物特异性、催化机制及反馈抑制机制等问题，我们解析了LiCimA催化结构域及其底物复合物的结构、调节结构域与反馈抑制物异亮氨酸复合物的结构。通过与已知结构的分析比较以及相应突变体的酶活测定，揭示了：(1)LiCimA底物识别的特异性取决于底物结合部位由Leu81、Leu104及Tyr144组成的疏水凹槽；(2)LiCimA与MtLeuA的结构及组成活性中心的氨基酸都非常相似，有着相似的催化机制，整个反应过程分三步进行：烯醇化、缩合、水解；(3)反馈抑制物异亮氨酸结合于调节结构域二聚体的接触面上，负责与异亮氨酸结合的Tyr430、Tyr454、Leu451、Ile458、Val468来源于两个单体，决定了其结合的特异性；(4)反馈抑制机制：异亮氨酸与调节结构域的结合最终导致了催化结构域二聚体的构象变化，影响了催化结构域与乙酰辅酶A的结合，使反应过程受阻。由于丙酮酸途径的独特性，得到的研究成果可以指导以α-甲基苹果酸合酶为靶点的抗微生物药物的设计。